Несколько "игрушек" для частного дома

14.11.16

[Домашняя]

 

Несмотря на значительные современные темпы строительства многоквартирных домов, во многих небольших городах России частный сектор занимает существенную долю. Более того, многие дачные кооперативы постепенно превращаются в поселки и районы частной застройки городов. Не говоря уже о сельской местности. Жизнь в индивидуальном доме по многим показателям заманчивее стандартной квартиры, - здесь и площадь можно сделать побольше, и свой гараж, садик, баня, никаких проблем с парковой или выгулом собак и кошек... Но есть и масса проблем, даже близко незнакомых жителю стандартной квартиры, - дворовое освещение, системы водопровода и канализации, система отопления, все это требует постоянного вмешательства, контроля и обслуживания. Теперь вы сами становитесь управдомом, сантехником, электриком, рабочим в котельной... К счастью электроника хотя бы немного может помочь этом нелегком деле. И так, начнем с дворового освещения. Житель квартиры даже не может себе представить, как темно может быть ночью на приусадебном участке. В жилом микрорайоне везде фонари, светящиеся окна высотных домов. Здесь же... руки вытянутой не видно. Столбов с фонарями на улице в частном секторе обычно нет, плюс еще и деревья, густо закрывающие светящиеся окна соседей. Конечно можно на столбе или на дереве у своего дома, на крыльце, повесить фонарь. Но этот фонарь нужно каждый вечер включать и каждое утро выключать, что не всегда удобно. Либо фонарь будет гореть и днем, и ночью бессмысленно потребляя лишние киловатты. На рисунке 1 изображена схема фотовыключателя для дворового светильника.

Как и все устройства, описанные в этой статье, схема собрана на основе микросхемы К561ЛЕ5 или К561ЛА7. Можно сказать, что использование этих микросхем было основным техзаданием, так как приобретение других уже вызывает определенные сложности (хотя, через интернет можно все купить, только вот почта работает не быстро). Устройство представляет собой почти типовое фотореле, - если естественное освещение ниже некоторого порога, включается искусственное, если выше - искусственное освещение выключается. Фотодатчик, - старый фотодиод от систем дистанционного управления отечественных телевизоров 80-90-х годов, вещь «антикварная», поэтому в случае недоступности можно заменить чем-то другим, например, практически любым фоторезистором. Конечно, при этом придется уточнить сопротивление R1, ну примерно, выбирая его номинальным сопротивлением вдвое больше номинального сопротивления фоторезистора. Фотодиод здесь включен как фоторезистор, то есть, от силы света меняется его обратное сопротивление (кстати, так же он включен и в типовых схемах фотоприемников систем дистанционного управления указанных выше телевизоров). Вместе с резистором R1 он создает делитель напряжения, поступающего на вход триггера Шмита, составленного из инверторов D1.1 и D1.2. Резистор R1 настраивают так, чтобы при дневном свете, даже пасмурном, напряжение на выходе D1.2 было равно логической единице, а вечером и ночью опускалось до логического нуля. Напряжение с выхода триггера Шмитта поступает на инвертор D1.3, который одновременно является и буферным каскадом между триггером Шмитта и выходным ключом VT1. Наличие на входе триггера Шмитта снижает склонность схемы к пульсациям светильника в то время, когда естественная освещенность находится на пограничном уровне. Резистор R2 устанавливает гистерезис (разницу между порогом включения и порогом выключения). Подбором сопротивления R2 можно установить оптимальный гистерезис, но здесь его сопротивление оптимально для ФД263А, во всяком случае, для имеющегося у меня экземпляра. Подбор R2 точно потребуется, если вместо ФД263А будет использован другой фотодиод или фоторезистор. Выходной ключ выполнен на высоковольтном ключевом полевом транзисторе типа BUZ90. Транзистор рассчитан на работу с положительным напряжением, поэтому на светильник (Н1) подается постоянное пульсирующее напряжение от выпрямительного моста на диодах VD5-VD8. В результате лампа питается не переменным напряжением частотой 50 Hz, а постоянным пульсирующим с частотой 100 Hz. Это совершенно безопасно для ламп накаливания и как показала практика для так называемых «энергосберегающих» ламп (ЛДС с встроенным в цоколь электронным балластом). Если рассматривать схемотехнику встроенных электронных балластов энергосберегающих ламп, то можно заметить, что напряжение от сети первым делом поступает на мостовой выпрямитель, а затем уже на схему генератора. Включение последовательно двух мостовых выпрямителей, что здесь и получается, как вы сами понимаете, картины дела не меняет и энергосберегающая лампа работает в обычно режиме. Лампа может быть мощностью от нуля до 200 W, при этом транзистор VT1 на радиатор устанавливать не нужно. Если используется более мощный светильник (от 200 до 2000W) то потребуется радиатор для транзистора и диоды в мосте нужно будет заменить другими, так чтобы соответствовали мощности. Резистор R3 а так же диоды VD2 и VD3 служат для устранения влияния относительно большой емкости затвора ключевого полевого транзистора на выходной каскад КМОП-инвертора. Схема питания логической микросхемы представляет собой параметрический стабилизатор из стабилитрона VD4 и резистора R4. Конденсатор С2 фильтрует пульсации выпрямленного напряжения. При этом он благодаря большому сопротивлению резистора R4 не оказывает влияния на пульсации напряжения, поступающего на лампу. Поэтому действующая величина напряжения на лампе не превышает номинального. Продолжая тему освещения, перейдем к внутреннему освещению. На рисунке 2 изображена схема автоматического выклю­чателя света в сенях или на веранде, в тамбуре, через который вы проходите в дом.

Схема при открывании двери включает свет на некоторое время, спустя это время свет гаснет, если дверь закрыта. Есть способ ручного включения света при помощи выключателя S1, расположенного внутри помещения. На двери установлен типовой герконовый датчик от системы сигнализации (запросто можно заменить самодельной парой из геркона и постоянного магнита) Часть датчика с герконом (SG1) установлена на неподвижной части дверного блока, а часть с постоянным магнитом - на дверном полотне, причем так чтобы в закрытом состоянии геркон замыкался под влиянием магнитного поля части с постоянным магнитом. При открывании двери магнит удаляется от геркона и его контакты размыкаются. В замкнутом состоянии контактов геркона SG1 напряжение на входе инвертора D1.1 равно напряжению питания микросхемы, то есть, логической единице. При этом на выходах элементов D1.2 и D1.3 тоже логическая единица. Конденсатор С1 заряжен и на входе D1.4 есть напряжение логической единицы, а на его выходе - ноль. Транзистор VT1 закрыт и лампа Н1 выключена. При открывании двери контакты геркона SG1 размыкаются. Через резистор R1 на входы инвертора D1.1 поступает напряжение логического нуля. На выходах инверторов D1.2 и D1.3 тоже будет ноль. Диод VD1 открывается и через него, через R2 и через выходные ключи инверторов D1.2 и D1.3 происходит быстрая разрядка конденсатора С1 до напряжения логического нуля. Соответственно на входах инвертора D1.4 - ноль, а на его выходе единица. Транзистор VT1 открывается и включает лампу Н1. Пока дверь открыта, конденсатор С1 не заряжается и лампа горит. После закрывания двери на выходах инверторов D1.2 и D1.3 устанавливается логическая единица. Конденсатор С1 начинает медленно заряжаться через резистор R3. На зарядку до напряжения нижнего порога логической единицы уходит времени примерно 30 секунд. В это время лампа продолжает гореть даже после того как дверь закрыли. Затем, как только напряжение на С1 достигает пороговой величины на выходе инвертора D1.4 устанавливается логический ноль, и транзистор VT1 закрывается, выключая лампу. Включить лампу вручную можно выключателем S1, включающим лампу в обход транзистора. Время, в течение которого лампа горит, после закрывания двери можно отрегулиро­вать в очень широких пределах подбирая номиналы как резистора R3, так и конденсатора С1. Единственное ограничение в токе утечки конденсатора, если он будет сравним с током через резистор R3, то схема работать не сможет, так как С1 будет недозаряжаться. Следующее устройство тоже служит для управления светом. В частном доме, даже одноэтажном, всегда есть соблазн, если не достроить второй этаж, так хотя бы сделать жилой чердак (мансарду). Переделать чердак в мансарду не так уж и затратно, и вы получаете одну или две дополнительные комнаты, что весьма уместно, если ваши дети подросли и нуждаются в большем пространстве, или ждете пополнения в семействе. Путь в мансарду, - лестница. Конструкций этих лестниц существует множество, так же как мест расположения. Если это спиральная лестница или одномаршевая, расположена в гостиной, то она освещается светом из гостиной полностью. Но если лестница расположена как-то в прихожей, с поворотом за кладовкой или еще как-то так, что представляет собой узкий темный коридор, идущий вверх, то освещение там просто необходимо. В этом случае для включения света на лестнице можно сделать электронный блок, включающий свет при входе человека на лестницу. Принципиальная схема лестничного выключателя показана на рисунке 3.

Датчиками управления являются два ИК-датчика на пересечение луча, один расположен у верхнего входа на лестницу, а второй у нижнего. Схема очень похожа, на схему, изображенную на рисунке 2, но отличается от неё датчиком. Датчик оптический, состоящий из двух ИК-светодиодов, излучающих модулированный ИК-сигнал и двух интегральных фотоприемников от систем дистанционного управления современной телевидеоаппаратуры. Генератор ИК-световых импульсов построен на микросхеме D2. На первых двух её элементах собран мультивибратор, вырабатывающий импульсы частотой 38 kHz. Противофазные импульсы поступают с выходов инверторов D2.1 и D2.2 на входы буферных каскадов, выполненных на инверторах D2.3 и D2.4. Импульсы с выходов этих инверторов поступают на ИК-светодиоды HL1 и HL2 через токоограничительные резисторы без промежуточных транзисторных ключей. Транзисторные ключи здесь не нужны, так как такой большой ток через ИК-светодиоды как в пультах дистанционного управления не требуется. Датчик работает на пересечение луча, то есть ИК-светодиод и фотоприемник расположены друг против друга в районе первой (или последней) ступени лестницы. Ширина же лестницы в мансарду редко бывает больше одного метра (у меня 70 см). Расстояние очень небольшое и для уверенной оптической связи вполне достаточно небольшого тока через ИК-светодиод.   К тому же малая яркость ИК-излучения в некоторой степени способствует уменьшению ошибок схемы из-за отражения, так как отраженный сигнал проходит значительно более длинный путь и попадает на фотоприемник сильно ослабленным, и фотоприемник отреагировать на него не может. Фотоприемников тоже два, - один внизу лестницы, другой вверху. Работают они практически параллельно, подавая сигнал на входы инвертора D1.1. Но чтобы их согласовать по уровню потребовалось два транзисторных инвертора и дополнительный 5-вольтовый параметрический стабилизатор на стабилитроне VD9. Схема на D1 и далее до лампы, работает так же, как схема на рисунке 2. Если на лестнице никого нет свет от ИК-светодиодов попадает на фотоприемники, и на выходах фотоприемников логические нули. Соответственно закрыты транзисторы VT2 и VT3 и на входы инвертора D1.1 поступает через резистор R9 напряжение логической единицы. Конденсатор С1 заряжен, напряжение на выходе D1 4 нулевое, ключ VT1 закрыт и лампа Н1 выключена. При пересечении любого из лучей прием ИК-луча одним из фотоприемников прерывается. Например, если пересекли луч, светящий на F2, то на выходе F2 во время пересечения возникает логическая единица. Транзистор VT4 открывается и напряжение на входах инвертора D1.1 падает до нуля. На выходах инверторов D1.2 и D1.3 тоже появляется логический ноль. Диод VD1 открывается и через него, через R2 и через выходные ключи инверторов D1.2 и D1.3 происходит быстрая разрядка конденсатора С1 до напряжения логического нуля. Соответственно на входах инвертора D1.4 - ноль, а на его выходе единица. Транзистор VT1 открывается и включает лампу Н1. Затем, после прохода человека через луч транзистор VT4 опять закрывается и на выходах инверторов D1.2 и D1.3 устанавливается логическая единица. Конденсатор С1 начи­нает медленно заряжаться через резистор R3. На зарядку до напряжения нижнего порога логической единицы уходит времени примерно 30 секунд. В это время лампа продолжает гореть. Затем, как только напряжение на С1 достигает пороговой величины, на выходе инвертора D1 4 устанавливается логический ноль, и транзистор VT1 закрывается, выключая лампу. Работа схемы имеет один нюанс, - датчиков два, внизу и вверху лестницы, поэтому проходя по лестнице человек, перекрывает один датчик при входе на лестницу и один при выходе. Поэтому запуск отсчета времени происходит два раза и время включенного состояния лампы зависит так же и от скорости прохода по лестнице. Во всех схемах на рисунках 1-3 вместо транзисторов BUZ90 можно использовать IRF840, КП707В. Диоды 1N4148 можно заменить на КД522, КД521. Диоды 1N4007 - на диоды КД209 или другие выпрямительные на напряжение не ниже 400V и ток не ниже 0,7А. Транзистор КТ3102 - любой КТ3102, КТ315 или импортный аналог, практически любой маломощный п-р-п транзистор. Стабилитроны можно заменить другими, аналогичными по напряжению стабилизации. Инфракрасные светодиоды - любые ИК- светодиоды для пультов дистанционного управления. Фотоприемники SFH506-38 можно заменить любыми фотоприемниками аналогичного типа (интегральные, настроенные на частоту модуляции от 30 до 40 kHz, с встроенным формирователем импульсов). Следующая тема, - водопровод. Хорошо если есть централизованный городской водопровод с нормальным напором. На деле зачастую водопровода нет вообще, либо есть, но напор очень слабый. Если водопровода нет вообще, данную проблему можно решить двумя способами, - устройство скважины со всем оборудованием в комплекте. В этом случае ничего изобретать не нужно, только заплатить деньги и немалые (цена скважины в 2011 года в среднем была 2000 руб. за метр глубины), а средняя глубина в центральном районе России 20-40 метров плюс кессон, насос и прочее. Второй способ - обычный колодец. Колодец может уже быть на вашем участке от прежних владельцев, ему может быть много лет, и после чистки он может давать вполне чистую и пригодную воду. Но нам нужен водопровод, потому надо организовать подачу воды из этого колодца в дом. Самый простой способ, - использование недорогого погружного насоса («Малыш» или импортный аналог), плюс водопровод из пластиковой трубы или армированного шланга, проложенный в траншее глубиной не менее 1,5 метра (глубина промерзания для московского региона). Можно сделать кнопку в доме, нажимая которую включать насос. Но это не совсем удобно, к тому же при значительной протяженности водопровода вода будет поступать в кран с некоторой задержкой. А если этот водопровод предполагается использовать и для подпитки системы водяного отопления на основе современного газового котла с автоматикой, то и вообще неприемлемо. Нужна индивидуальная водо­напорная башня. В магазинах хозтоваров бывают большие пластмассовые емкости для воды. Нужно выбрать емкость объемом не менее 200 литров и установить её на чердаке дома, как можно выше. В эту емкость сверху накачивать воду с помощью насоса, а снизу подавать в санузел, кухню и котел отопления, расположенные на первом этаже. Теперь потребуется автоматика для поддержания уровня воды в этой емкости, вот здесь и приходит на помощь электроника. Здесь необходимо сразу задаться тем, что вода в баке никак не должна иметь гальванической связи с электросетью. Это важно, потому и важно сделать схему так, чтобы она была развязана от электросети, как по питанию, так и по способу включения насоса. В моем случае наиболее просто было это требование реализовать, используя трансформаторный источник питания для схемы автомата и электромагнитное реле для включения насоса. Схема (рис 4) может работать как в автоматическом, так и в ручном режиме.

Для автоматического режима переключатель S1 нужно установить в положение «Авто». Ручной режим имеет два положение - включено «Вкл» и выключено «Вык». Соответственно включается или выключается насос. Система датчиков состоит из трех шампуров для шашлыка из нержавеющей стали. Два шампура оставлены полной длины, а второй существенно укорочен, так чтобы он едва доставал до нижней кромки верхнего отверстия пластмассового бака, который напоминает большую банку. На схеме первые обозначены Е1 и Е2, а укороченный - ЕЗ. Принцип работы, - реагирование на электропроводность воды. Допустим, бак пуст. Это значит, что все датчики не контактируют с водой (уровень воды ниже нижних концов Е1 и Е2). Через резистор R2 поступает напряжение на входы инвертора D1.3, и на его выходе - логический ноль. Через резистор R1 поступает напряжение на один из входов элемента D1.1. На элементах D1.1 и D1.2 построен RS-триггер, поэтому наличие единицы на выводе 1 D1.1 вызывает переключение триггера в состояние логической единицы на выходе элемента D1.2. Транзистор VT1 открывается и, если S1 находится в положении «Авто» реле К1 подключает насос к электросети. Насос работает, и бак постепенно наполняется. Сначала воды касаются датчики Е1 и Е2. Сопротивление воды между ними становится меньше сопротивления резистора R1 и напряжение на выводе 1 D1.1 снижается до уровня логического нуля. Но триггер D1.1- D1.2 состояния не изменяет, поэтому насос продолжает работать до тех пор, пока воды не коснется датчик ЕЗ. В этот момент сопротивление между входами инвертора D1.3 и общими минусом становится значительно меньше сопротивления R2 и напряжение на входах D1.3 снижается до уровня логического нуля. На выходе D1.3 устанавливается логическая единица, которая переключает триггер D1.1-D1.2 в состояние, при котором на выходе элемента D1.2 логический ноль. Транзистор VT1 закрывается и реле К1 выключает насос. Питается схема от трансформатора Т1. Это трансформатор от сетевого источника телеигровой приставки вроде «Денди» или «Кенга». Источник питания на выходе моста VD3-VD6 выдает постоянное напряжение 10V, которое снижается до 9,5V при включении реле. Конструируя датчик нужно контакты и точку подачи в него воды разместить так, чтобы вода, поступающая в бак из шланга, или трубы не текла по контактам датчика. Сами контакты обязательно должны быть сделаны из нержавеющего железа, а не оцинкованного железа. Реле К1 типа КУЦ-1, - это реле от системы дистанционного управления отечественного телевизора 80-90-х годов. Реле пластмассовое с высокоомной обмоткой на 12V, уверенно срабатывает уже при 8V. Есть две замыкающие контактные группы. Вполне можно подобрать другое реле, например, из популярных сейчас серий BS или ВТ, WJ. Можно использовать реле для автомобильных сигнализаций, но если обмотка реле потребляет значительный ток, может потребоваться замена ключевого транзистора типа КТ503А на что-то более мощное, например, на составной транзистор из КТ3102 и КТ815 или полевой типа КП501. Ток на электронасос можно подавать и через оптосимисторную схему. А вот через высоковольтные полевые транзисторы или непосредственно управляемые от схемы симисторы или тиристоры нельзя, так как необходимо обеспечить гальваническую развязку сети от схемы. То есть, возможно, только на реле или оптопаре. Трансформатор питания можно заменить любым с током вторичной обмотки не ниже 100mA и переменным напряжением не ниже 8V и не более 12V. Вполне подойдет трансформатор ТВК от старого лампового телевизора или китайский трансформатор от портативно-сетевой аппаратуры, так же можно выбрать подходящий трансформатор из серии «HR» или других серий. Налаживание схемы обычно не требуется. В некоторых случаях может потребоваться увеличение сопротивлений резисторов R1 и R2, но это если вода с очень малым содержанием примесей солей, и поэтому обладает низкой электропроводностью, что бывает очень редко. При отсутствии микросхемы К561ЛЕ5 схему можно сделать на микросхеме К561ЛА7, но это потребует внесения некоторых изменений, связанных с тем, что RS-триггер на микросхеме К561ЛА7 переключается логическими нулями, а не логическими единицами. Схема автомата на К561ЛА7 показана на рисунке 5.

Отличия в работе схемы состоят в следующем. Когда бак пуст, все датчики не имеют контакта с водой, при этом на входы инвертора D1.3 поступает напряжение логи­ческой единицы через резистор R1. На его выходе образуется логический ноль, который переключает триггер D1.1-D1.2 в состояние с логической единицей на выходе D1.2. Транзистор VT1 открывается и реле включает насос. При заполнении бака уровень воды поднимается, и погружаются в воду Е1 и Е2. На входах инвертора D1.3 устанавливается логический ноль, а на его выходе - единица. Это никак не влияет на триггер (так как он переключается нулями) и насос продолжает работать. При заполнении бака погружается датчик ЕЗ. На выводе 1 D1.1 напряжение опускается до логического нуля и триггер D1.1-D1.2 переключается в состояние, при котором на выходе элемента D1.2 логический ноль. Транзистор VT1 закрывает и посредством реле выключает насос. В остальном все точно так же как в схеме на рисунке 4. То есть, практически разница в подключении датчиков. Теперь о таком нехорошем варианте, когда водопровод вроде есть, но напор слабый и присутствует только ночью. Здесь конечно тоже можно сделать колодец или скважину, но можно поступить дешевле, - установить в подвале дома емкость для воды, которую набирать из этого водопровода (можно использовать поплавок с клапаном от унитаза), а затем воду из этой емкости подавать с помощью погружного насоса в аналогичную емкость на чердаке. Здесь схема будет аналогичная (рис.6), но потребуется еще один датчик, который будет следить за наличием воды в емкости, расположенной в подвале, чтобы не допускать сухой работы погружного насоса.

Этот дополнительный датчик состоит из двух таких же пластин из нержавеющей стали (Е4 и Е5). Если в баке, расположенном в подвале есть достаточное количество воды, то они погружены в воду и между ними существует сопротивление существенно ниже сопротивления резистора R5. Соответственно на входах D1.4 будет логический ноль, а на его выходе - единица. Диод VD7 закрыт и дополнительный датчик никак не влияет на работу триггера. Если же расположенный в подвале бак пуст, то датчики Е4 и Е5 не погружены в воду, сопротивление между ними очень велико и на входы инвертора D1.4 поступает напряжение через резистор R5, соответствующее уровню логической единицы. На выходе элемента D1.4 теперь логический ноль. Диод VD7 открывается и шунтирует датчик ЕЗ. Напряжение на входах инвертора D1.3 снижается до уровня логического нуля, а на выходе этого элемента устанавливается логическая единица. Эта единица поступает на вывод 6 D1.2 и принудительно устанавливает логический ноль на выходе элемента D1.2. Транзистор VT1 закрывается и реле К1 выключает насос. Пока бак, расположенный в подвале пуст триггер будет удерживаться в таком состоянии независимо от состояния датчиков Е1-ЕЗ. А при заполнении бака, расположенного в подвале триггер сразу же установится в состояние, соответствующее уровню воды в баке, расположенном на чердаке. Конструкция датчиков Е4-Е5 точно такая же, как Е1-ЕЗ. Располагая их в крышке бака нужно сделать так, чтобы вода, поступающая от водопровода, не текла по этим датчикам. Для включения/выключения воды, поступающей во второй бак можно тоже сделать электронную схему, которая будет управлять электроклапаном, выключающим водопровод. Но такие электроклапаны не часто встречаются в продаже, поэтому простейший и весьма надежный вариант механический, - рычажный клапан с поплавком от унитаза. Применение напорного насоса для увеличения напора слабого водопровода не всегда возможно, так как требуется, чтобы все-же хоть какой-то достаточный напор был. В противном случае напорный насос станет качать воздух из водопроводных систем ваших соседей. Поэтому, на мой взгляд, в этом случае эффективнее система с дополнительным низко расположенным баком и погружным насосом перекачивающим воду в высоко расположенный бак. Водопроводную или канализационную трубу не всегда удается проложить достаточно глубоко, - ниже уровня промерзания почвы (для московского региона 1,5 метра), поэтому чтобы исключить замерзание воды в трубе приходится применять различные средства утепления и подогрева труб в зимнее время. Одной только теплоизоляции (утепления обертыванием стекловатой или специальными утеплителями для труб) не достаточно и требуется дополнительно еще и подогрев трубы. Существует несколько способов подогрева, но проще всего это сделать с помощью, так называемых греющих саморегулирующихся электрических кабелей. Такой кабель представляет собой два параллельно идущих медных проводника, между которыми по всей длине находится полупроводниковый нагреватель. Таким образом, ток идет поперек кабеля, от одного проводника к другому. Это позволяет отрезать кабель любой длины, не нарушая его работоспособность. Кабель прокладывается по трубе и крепится к ней специальными хомутами (или просто можно примотать изолентой). Его включают в электросеть, и он нагревается, но система саморегулирования не дает ему нагреваться до температуры более 40 градусов. Кабель саморегулирующийся, то есть, когда холодно его сопротивление уменьшается, и ток через него увеличивается, соответственно увеличивается потребляемая мощность и количество выделяемой теплоты. А при потеплении сопротивление увеличивается, и ток снижается, потребляемая мощность так же снижается. Это очень хорошо, так как исключается перегрев, и нет необходимости в терморегуляторе. Однако при положительной температуре все равно полного выключения кабеля не происходит и во время оттепели греющий кабель потребляет излишнюю электроэнергию. Поэтому желательно подавать ток на греющий кабель через термовыключатель, отключающий ток при температуре окружающей среды выше нуля градусов по Цельсию. Принципиальная схема термовыключателя показана на рисунке 7.

Датчиком является полупроводниковый терморезистор RT1 номинальным сопротивлением 22 К (сопротивление при температуре +20°С). Терморезистор с переменным резистором R1 образует делитель напряжения, поступающего на вход триггера Шмитта на элементах D1.1 и D1.2. Триггер Шмитта исключает пульсации схемы, при температуре незначительно колеблющейся у порогового значения. А пороговым значением здесь нужно выбрать 0 С или небольшую отрицательную величину (не ниже -5°С), все зависит от интенсивности пользования водопроводом и качества теплоизоляции трубы. При снижении температуры сопротивление полупроводникового терморезистора увеличивается, а при повышении уменьшается. Нужно R1 отрегулировать таким образом, чтобы при температуре ниже порогового значения триггер Шмитта переключался в состояние логической единицы, а при температуре выше порогового значения, - в нулевое состояние. Если датчик настроен правильно, то при наступлении отрицательной температуры на выходе элемента D1.4 установится логическая единица. Это приведет к открыванию транзистора VT1. Ток через него поступит на греющий кабель. Здесь использован выходной каскад на мощном высоковольтном полевом транзисторе типа BUZ90, без радиатора он может работать с нагрузкой мощностью до 250W. Греющий кабель имеет максимальную мощность 16W на метр длины или 40W на метр длины. В первом случае можно управлять кабелем длиной до 15 метров, во втором до 6 метров. Если кабель длиннее и соответственно мощность больше, то транзистор VT1 нужно поставить на радиатор и диоды VD4-VD7 выбрать мощнее. При повышении температуры сопротивление терморезистора RT1 понижается, соответственно напряжение на нет, тоже понижается. Как только температура превышает пороговое значение, триггер Шмитта переключается в нулевое состояние. На выходе инвертора D1.4 устанавливается логический ноль, и транзистор VT1 закрывается. Терморезистор можно использовать любой с отрицательным ТКС. Номинальное сопротивление может отличаться от указанного на схеме в несколько раз, но не должно быть ниже 5 К. Налаживают схему как обычный термостат. Нужен стакан с водой, термометр, холодильник. Подстройкой R1 устанавливают пороговую температуру, а подбором сопротивления резистора R2 - необходимый гистерезис (ширина порога между температурой включения и выключения). Конструктивно терморезистор устанавли­вают не на трубе, а во дворе, так чтобы он измерял не температуру трубы, а температуру воздуха за пределами дома (с задачей термостата справляется саморегулирующийся греющий кабель). Все рекомендации по замене деталей аналогичны тем, что даны для фотовыключателя (рис.1).

Радиоконструктор №1 2012г стр. 26

Домашняя

Дата последнего изменения этого узла 14.11.2016